隐式动画

根据我粗浅的理解,「隐式动画」中的所谓「隐式」,是相对于「显式动画」中的显式而言的。

实现显式动画时,往往会创建一个动画对象,譬如CAAnimationCABasicAnimationCAKeyframeAnimation,然后通过CALayer#addAnimation(_:forKey:)方法该动画对象绑定到layer中,简单来说,我们所选的动画类型是确定的。

P.S: 关于显式动画更多内容详见这里

而实现隐式动画时,无需指定动画类型,仅仅改变了一个属性,然后Core Animation来决定如何并且何时去做动画。

事务

隐式动画中有一个「事务」的概念。

事务(transaction)实际上是Core Animation用来包含一系列属性动画集合的机制,用指定事务去改变可以做动画的图层属性,不会立刻发生变化,而是提交事务时用一个动画过渡到新值。

Core Animation中的事务通过CATransaction类来做管理,这个类有些奇怪,它没有属性或实例方法,并且也不能创建实例,但可以用类方法begin()commit()分别来入栈或出栈。

使用CATransaction

CATransaction没有任何实例方法,只有类型方法。CATransaction.begin()CATransaction.commit()构成了一个动画块

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CATransaction.begin()
/* animation block */
CATransaction.commit()

动画块中配置动画(譬如指定duration)、设置animated properties,如下是一个简单的应用示例(平移动画):

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CATransaction.begin()
CATransaction.setAnimationDuration(1.0) // duration = 1.0
targetLayer.transform = CATransform3DMakeTranslation(0, 150, 0)
CATransaction.commit()

除了begin()commit()CATransaction还有一些其他的类型方法:

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func animationDuration() -> CFTimeInterval // get duration, defaults to 0.25s
func setAnimationDuration(dur: CFTimeInterval) // set duration
func animationTimingFunction() -> CAMediaTimingFunction? // get timing function
func setAnimationTimingFunction(function: CAMediaTimingFunction?) // set timing function
func disableActions() -> Bool // get disable actions state
func setDisableActions(flag: Bool) // set disable actions state
func completionBlock() -> (() -> Void)? // get completion block
func setCompletionBlock(block: (() -> Void)?) // set completion block

共有4组可配置项:duration、timing function、disable actions、completion block。如上的4组getters/setters可以用如下两个类型方法代替:

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func valueForKey(key: String) -> AnyObject?
func setValue(anObject: AnyObject?, forKey key: String)
// key的可选值共有4种:
// 1. kCATransactionAnimationDuration, duration
// 2. kCATransactionAnimationTimingFunction, timing function
// 3. kCATransactionDisableActions, disable actions
// 4. kCATransactionCompletionBlock, completion block

需要注意的是:

  • CATransaction没办法配置delay、repeat count等;
  • CATransaction动画块只能处理CALayer相关动画,无法正确处理UIView的动画,甚至UIView#layer(与UIView相关联的CALayer)也不行;

既然CATransaction只能处理CALayer相关动画,UIView的隐式动画怎么实现?

对应CATransaction.begin()CATransaction.commit()UIView也有两个类型方法:beginAnimations(_:context:)UIView.commitAnimations()。换句话说,这两个方法一前一后也构成了一个针对UIView的动画块:

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UIView.beginAnimations(nil, context: nil)
/* animation block */
UIView.commitAnimations()

可以通过UIView.setAnimationDuration()等方法对动画进行配置,值得一提的是,相对于CATransaction.setXXXUIView.setAnimationXXX要更丰富一些,可以额外配置delay、repeat count等。

在iOS 4中,苹果对UIView添加了一种基于block的动画方法,即UIView.animateXXX系列方法,在做一堆的属性动画时,这些方法在语法上会更加简单,但实质上它们都是在做同样的事情。

图层行为

这一部分着重解释UIView#layer动画为什么会在CATransaction动画块中失效。这一部分内容几乎拷贝自图层行为

先来做个试验,尝试直接对UIView关联的图层(UIView#layer)而不是一个单独的图层(CALayer)做动画:

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@interface ViewController ()
@property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *layerView;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad
{
[super viewDidLoad];
//set the color of our layerView backing layer directly
self.layerView.layer.backgroundColor = [UIColor blueColor].CGColor;
}
- (IBAction)changeColor
{
//begin a new transaction
[CATransaction begin];
//set the animation duration to 1 second
[CATransaction setAnimationDuration:1.0];
//randomize the layer background color
CGFloat red = arc4random() / (CGFloat)INT_MAX;
CGFloat green = arc4random() / (CGFloat)INT_MAX;
CGFloat blue = arc4random() / (CGFloat)INT_MAX;
self.layerView.layer.backgroundColor = [UIColor colorWithRed:red green:green blue:blue alpha:1.0].CGColor;
//commit the transaction
[CATransaction commit];
}

运行程序,你会发现当按下按钮,图层颜色瞬间切换到新的值,而不是之前平滑过渡的动画。发生了什么呢?隐式动画好像被UIView关联图层给禁用了。

试想一下,如果UIView的属性都有动画特性的话,那么无论在什么时候修改它,我们都应该能注意到的。所以,如果说UIKit建立在Core Animation(默认对所有东西都做动画)之上,那么隐式动画是如何被UIKit禁用掉呢?

我们知道Core Animation通常对CALayer的所有属性(可动画的属性)做动画,但是UIView把它关联的图层的这个特性关闭了。为了更好说明这一点,我们需要知道隐式动画是如何实现的。

我们把改变属性时CALayer自动应用的动画称作行为,当CALayer的属性被修改时候,它会调用-actionForKey:方法,传递属性的名称。剩下的操作都在CALayer的头文件中有详细的说明,实质上是如下几步:

  • 图层首先检测它是否有委托,并且是否实现CALayerDelegate协议指定的-actionForLayer:forKey:方法。如果有,直接调用并返回结果。
  • 如果没有委托,或者委托没有实现-actionForLayer:forKey:方法,图层接着检查包含属性名称对应行为映射的actions字典。
  • 如果actions字典没有包含对应的属性,那么图层接着在它的style字典接着搜索属性名。
  • 最后,如果在style里面也找不到对应的行为,那么图层将会直接调用定义了每个属性的标准行为的-defaultActionForKey:方法。

所以一轮完整的搜索结束之后,-actionForKey:要么返回空(这种情况下将不会有动画发生),要么是CAAction协议对应的对象,最后CALayer拿这个结果去对先前和当前的值做动画。

于是这就解释了UIKit是如何禁用隐式动画的:每个UIView对它关联的图层都扮演了一个委托,并且提供了-actionForLayer:forKey:的实现方法。当不在一个动画块的实现中,UIView对所有图层行为返回nil,但是在动画block范围之内,它就返回了一个非空值。我们可以用一个demo做个简单的实验:

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@interface ViewController ()
@property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *layerView;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad
{
[super viewDidLoad];
//test layer action when outside of animation block
NSLog(@"Outside: %@", [self.layerView actionForLayer:self.layerView.layer forKey:@"backgroundColor"]);
//begin animation block
[UIView beginAnimations:nil context:nil];
//test layer action when inside of animation block
NSLog(@"Inside: %@", [self.layerView actionForLayer:self.layerView.layer forKey:@"backgroundColor"]);
//end animation block
[UIView commitAnimations];
}
@end

运行程序,控制台显示结果如下:

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$ LayerTest[21215:c07] Outside: <null>
$ LayerTest[21215:c07] Inside: <CABasicAnimation: 0x757f090>

于是我们可以预言,当属性在动画块之外发生改变,UIView直接通过返回nil来禁用隐式动画。但如果在动画块范围之内,根据动画具体类型返回相应的属性,在这个例子就是CABasicAnimation

当然返回nil并不是禁用隐式动画唯一的办法,CATransacition有个方法叫做+setDisableActions:,可以用来对所有属性打开或者关闭隐式动画。

总结一下,我们知道了如下几点:

  • UIView关联的图层禁用了隐式动画,对这种图层做动画的唯一办法就是使用UIView的动画函数(而不是依赖CATransaction),或者继承UIView,并覆盖-actionForLayer:forKey:方法,或者直接创建一个显式动画。
  • 对于单独存在的图层,我们可以通过实现图层的-actionForLayer:forKey:委托方法,或者提供一个actions字典来控制隐式动画。

如上文所述,UIViewCALayer处理隐式动画的逻辑不一样,那么如何同时实现它们俩的动画呢?这个问题并不复杂,懒得叙述了,直接参考:

UIView.animateXXX汇总

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func animateWithDuration(duration: NSTimeInterval,
animations: () -> Void)
func animateWithDuration(duration: NSTimeInterval,
animations: () -> Void,
completion: ((Bool) -> Void)?)
func animateWithDuration(duration: NSTimeInterval,
delay: NSTimeInterval,
options: UIViewAnimationOptions,
animations: () -> Void,
completion: ((Bool) -> Void)?)
func animateWithDuration(duration: NSTimeInterval,
delay: NSTimeInterval,
usingSpringWithDamping dampingRatio: CGFloat,
initialSpringVelocity velocity: CGFloat,
options: UIViewAnimationOptions,
animations: () -> Void,
completion: ((Bool) -> Void)?)
func transitionWithView(view: UIView,
duration: NSTimeInterval,
options: UIViewAnimationOptions,
animations: (() -> Void)?,
completion: ((Bool) -> Void)?)
func transitionFromView(fromView: UIView,
toView: UIView,
duration: NSTimeInterval,
options: UIViewAnimationOptions,
completion: ((Bool) -> Void)?)
func performSystemAnimation(animation: UISystemAnimation,
onViews views: [UIView],
options: UIViewAnimationOptions,
animations parallelAnimations: (() -> Void)?,
completion: ((Bool) -> Void)?)
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/* 关键帧动画 */
func animateKeyframesWithDuration(duration: NSTimeInterval,
delay: NSTimeInterval,
options: UIViewKeyframeAnimationOptions,
animations: () -> Void,
completion: ((Bool) -> Void)?)
func addKeyframeWithRelativeStartTime(frameStartTime: Double,
relativeDuration frameDuration: Double,
animations: () -> Void)

如上这些API能够做到的事情,使用Core Animation的显式动画(基于CAAnimation)都能做到。